Diploma thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2022

Tight junctions (TJ) are essential for maintaining physiological homeostasis and structural integrity in epithelial and endothelial tissues. This is extremely important in the gut, as it constitutes an initial organ and huge surface exposed to external biological and chemical agents influencing bird’s health and serves as the first line of defense between the host and the luminal environment. In the present study, a developmental profile of tight junction proteins mRNA expression in the jejunum and caecum of SPF layer type chickens during the first seven weeks of life was investigated (n = 40). For this purpose, tissue samples from freshly euthanized birds were collected at the age of 1-49 days. The mRNA expression of the six claudins (CLDN) CLDN1, CLDN3, CLDN5, CLDN7, CLDN 10, and CLDN 19 and the three tight junction associated MARVEL proteins (TAMP) Occludin (OCLDN), MARVELD2 (MD2) and zonula occludens 1 (ZO1) were quantified by RT-qPCR. In the jejunal epithelia, relative gene expression of CLDN1 was significantly decreased (P ≤ 0.001) from 7-49 days post hatching (DPH) compared to the 1 DPH. CLDN3 expression significantly decreased (P ≤ 0.001) at 28, 35 and 42 DPH as compared to the 1 DPH and increased again at 49 DPH. However, the relative gene expression of CLDN5 was only increased at 35 DPH and then decreased again. Furthermore, in caecum, CLDN1 showed a significant decrease in the gene expression at all time points compared to the 1 DPH. CLDN3 expression significantly decreased (P ≤ 0.001) at 35 DPH compared to the other time points. However, the relative gene expression of CLDN5 was not constant, increased at 28-42 DPH and then decreased again. Similarly, the pore-forming and cytosolic TJ showed a very heterogenous pattern in mRNA expression throughout the experimental period in the intestinal epithelia of both jejunum and caecum. The results revealed that the expression of TJ proteins in laying hens, in contrast to broilers, generally followed a less strict pattern with a significant decrease and increase over the experimental period. Overall, the determination of the segment-specific changes in the expression of TJ mRNA expression can provide a deeper understanding of the molecular mechanisms underlying the pathophysiological changes in the gut of layers with different physiological and pathological stimuli. Therefore, an increased knowledge of the molecular composition of tight junction proteins in chickens is important to understand certain pathogenic pathways, as the composition of tight junctions can be used as a marker for gut integrity.

Diplomarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2022

Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, die Genexpressionsprofile für Tight-Junction-Proteine in Jejunum und Caecum von Legehühnern (n = 40) in den ersten sieben Lebenswochen (Kükenphase) zu erstellen. Tight Junctions spielen eine zentrale Rolle in der lebenswichtigen Erhaltung einer physiologischen Homöostase und strukturellen Integrität in Epithelien und Endothelien aller Wirbeltiere (und fast aller Chordatiere). Sie verbinden benachbarte Zellen, um eine semipermeable Membran zu schaffen, eine Grundlage für komplexes Leben. Insbesondere im Darm, der eine im Vergleich zum Körpervolumen enorme Oberfläche zur Außenwelt hin darstellt, ist diese Funktion essenziell. Mittels RT-qPCR wurde mRNA der sechs Claudine (CLDN) CLDN1, CLDN 3, CLDN5, CLDN7, CLDN10 und CLDN19 sowie die der drei Tight-Junction-assoziierten-MARVEL-Proteine (TAMP) Occludin (OCLDN), MARVELD2 (MD2) und Zonula occludens 1 (ZO1) über einen Zeitraum von sieben Wochen detektiert, quantifiziert und anhand zweier konstant expremierter Kontrollgene (RPL13 und TBP) normalisiert. Die gewonnen Daten wurden kohortenübergreifend mittels ANOVA und Duncan-Test auf statistische Signifikanz überprüft. Vergleichbare Arbeiten waren vorher zur Embryonalentwicklung des Huhnes und zur Genexpression im Darm heranwachsender Masthühner (Broiler) publiziert worden, nie jedoch für Legehybriden. Im Jejunum nahm die Expression von CLDN1 über die gesamte Beobachtungsperiode hinweg, bezogen auf das Expressionsniveau am Schlupftag, signifikant (P ≤ 0.001) ab. CLDN3 wurde ebenfalls am 28., 35., und 42. Lebenstag signifikant (P ≤ 0.001) schwächer exprimiert als am Schlupftag, am 49. Lebenstag allerdings wieder stärker. Die Expression von CLDN5 nahm nur am 35 Lebenstag zu und nachfolgend wieder ab. Auch im Caecum nahm die Expression von CLDN1 vom Niveau des Schlupftages betrachtet stetig ab, während die Expression von CLDN3 am 35. Lebenstag ein Minimum erreichte. Die Expression von CLDN5 zeigte keine konstante Tendenz sondern ein Maximum bei 28-42 Lebenstagen und sank anschließend wieder. Ein ähnliches Bild zeigten jene untersuchten TJ, die zur Gruppe der porenbildenden und der strukturgebenden TJ gehören: Ihre Expression zeigte ein heterogenes Bild über den beobachteten Zeitraum sowohl im Jejunum als auch im Caecum. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Expression von TJ in Legehybriden in den ersten Lebenswochen ein weniger offensichtliches Muster mit signifikanten Zu- und Abnahmen beschreibt als bei Masthybriden, was angesichts der unterschiedlichen Wachstumsraten der beiden Linien erklärbar ist und zu einem gewissen Grad erwartbar war. Zusammengefasst kann eine genaue Kenntnis über die Expression relevanter TJ abhängig von Alter und Darmabschnitt ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen bedingen, die zu relevanten pathophysiologischen Veränderungen im Darm von Legehybriden führen.

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